Doctorado en Ingeniería: Área Ingeniería Eléctrica
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Item A methodology to compare the effects of demand-side management strategies in the planning of islanded/isolated microgrids(Universidad Industrial de Santander, 2021) Oviedo Cepeda, Juan Carlos; Solano Martínez, Javier Enrique; Duarte Gualdrón, Cesar AntonioLa integración del dimensionamiento, el despacho, la gestión de la demanda gestión de la demanday la fijación de tarifas desde la planificación de las microrredes aisladas puede reducir potencialmente los costostotales y los pagos de los clientes o aumentar la utilización de energías renovables. A pesar de estos beneficios,hay una escasez en la literatura que explore cómo estas características afectan a la planificación de las microrredesaisladas. Más aún, la literatura revisada carece de una metodología capaz de integrar los cuatro aspectos para medir susimpactos sobre la planificación de microrredes aisladas. Para llenar este vacío, esta tesis propone una metodología queintegra los cuatro aspectos y la incorpora como un programa de software libre. La metodología utiliza módulos comobloques de construcción para representar los modelos de las fuentes de energía, los sistemas de almacenamiento, lasfunciones de respuesta de la demanda de los clientes y las estrategias de gestión de la demanda, entre otros. El enfoquemodular permite a los planificadores de microrredes llevar a cabo sus análisis simplemente eligiendo los bloques deconstrucción que se ajustan a las características de sus proyectos de microrredes aisladas. La formulación matemáticagarantiza que cada bloque de construcción siga las Reglas Convexas Disciplinadas, lo cual garantiza la convexidadde la formulación resultante. Por lo tanto, la metodología propuesta puede garantizar la unicidad y la optimalizadde la solución, independientemente de la arquitectura de la microrred o de los bloques de construcción que elijan los planificadores.Item Modelo de tejido social competente para el desarrollo de ciudades inteligentes en países emergentes como Colombia(Universidad Industrial de Santander, 2021) Chaparro Mantilla, Mónica Liliana; Peña de Carrillo, Clara Inés; Suárez Pinzón, IvonneEsta investigación propone un modelo para la creación de tejido social competente en el contexto de una ciudad inteligente, escenario en donde se involucran nuevas oportunidades de pensar y actuar en los planos económico, social y técnico. Con base en las premisas del aprendizaje permanente, se pretende mejorar las aptitudes y competencias de la gente a lo largo de la vida para orientar su realización personal, su participación en la sociedad y su desempeño exitoso en el mundo laboral. Tomando como destino de estas iniciativas el apoyo a la Gobernanza mediada por Tecnologías de Información y Comunicación en un territorio, el tejido social competente en este trabajo, se expresa mediante un modelo de regresión logística en función de las competencias iniciales de las personas y de las competencias ciudadanas y digitales desarrolladas mediante la metodología de la estrategia de aprendizaje permanente. La muestra seleccionada para la prueba de este modelo correspondió al grupo beneficiario del Programa de Discapacidad de la A La experiencia dio como resultado que efectivamente se puede crear tejido social competente en torno a un objetivo específico, que en este caso es aprovechar al máximo y de manera natural la oferta y demanda de servicios en línea realizada a través de los portales de Gobierno En Línea, siempre y cuando los programas de formación para el aprendizaje permanente se diseñen teniendo en cuenta el contexto de la población a quienes van dirigidosItem Clock and data recovery techniques por integrated high-speed interfaces(Universidad Industrial de Santander, 2021) Ardila Ochoa, Javier Ferney; Roa Fuentes, Élkim FelipeLa demanda de ancho de banda y el aumento gradual de la densidad de pines en los sistemaselectrónicos han impulsado las interconexiones eléctricas y ópticas hacia una mayor tasa detransferencia. Desde dispositivos electrónicos portátiles hasta supercomputadoras, el ancho debanda de comunicación de datos por cable también debe crecer para evitar limitar la escalade rendimiento de estos sistemas. En este trabajo se explora el impacto y modelado de laspérdidas de canal en los sistemas de comunicación serial de alta velocidad, específicamente enos circuitos de recuperación de reloj y datos (CDR). Se presenta y se define una metodologíade diseño para los circuitos CDR dentro de las interfaces de comunicación de alta velocidad.Además, se propone el método XCALG como alternativa para la adaptación de la ganancia delazo en estos sistemas CDR. El principio básico es el uso de la función de correlación cruzada.Las propiedades de filtrado de la densidad espectral de potencia cruzada permiten la adaptación mientras mantienen un margen de fase apropiado en el sistema. Las principales ventajas y imitaciones de esta técnica sobre las tradicionales que utilizan autocorrelación son discutidas.Lo anterior es implementado mediante la fabricación de un circuito integrado en una tecnologíaCMOS de 0.18um.Item Evaluación del efecto de la ecuación de magnetización de Martsenyuk, Raikher y Shliomis sobre las predicciones de flujo de la teoría de difusión de momento angular interno(Universidad Industrial de Santander, 2020) Jiménez Leiva, Cristian Camilo; Vargas Torres, Hermann Raúl; Correa Cely, Carlos RodrigoEsta tesis doctoral trata sobre el comportamiento de flujo de fluidos magnéticos o ferrofluidos. Como se puede evidenciar en la literatura relacionada con la ferrohidrodinámica, han pasado alrededor de cinco décadas después de que se evidenció la generación de flujo de ferrofluidos, por el efecto de un campo magnético rotativo, sin que hasta el momento se haya llegado a un acuerdo sobre el mecanismo generador, debido a las diferencias de tipo cuantitativo entre los perfiles de velocidad teóricos y experimentales. Ante esta situación, se planteó anteriormente la teoría de difusión de momento angular interno (TDMAI), la cual busca describir los perfiles de velocidad de ferrofluidos que están bajo el efecto de un campo magnético rotativo. El objetivo principal de esta investigación es evaluar, a partir de la TDMAI, el uso de la ecuación de magnetización propuesta por Shliomis, junto con la ecuación propuesta por Martsenyuk Raikher y Shliomis, con base en las predicciones de perfiles de velocidad de ferrofluidos, en presencia de campos magnéticos rotativos de alta amplitud y frecuencia, es decir, 1 y ˜ 1. Los resultados del modelo son comparados con datos experimentales de perfiles de velocidad disponibles en la literatura. La metodología de investigación está encaminada a demostrar que se puede conseguir un mayor acuerdo, de tipo cuantitativo, entre el modelo ferrohidrodinámico y datos experimentales, específicamente para una geometría cilíndrica y una anular. El principal aporte de este trabajo es la validación o no de la TDMAI como mecanismo generador de flujo, en ferrofluidos bajo el efecto de campos magnéticos rotativos. Adicionalmente, se presentan las predicciones de la TDMAI para ferrofluidos contenidos en un canal de placas planas y paralelas, de dominio bidimensional y con una interfase ferrofluido-aire, en donde 1 y ˜ 1.Item Estimación de las variaciones de tensión de corta duración en sistemas de distribución en el marco de las redes eléctricas inteligentes(Universidad Industrial de Santander, 2018) Blanco Solano, Jairo; Petit Suárez, Johann Farith; Ordoñez Plata, GabrielLas perturbaciones que afectan la calidad de potencia cobran gran inter´es debido a los crecientes impactos econ´omicos y operativos en los sistemas el´ectricos. Dentro de este conjunto de perturbaciones se destacan las Variaciones de Tensi´on de Corta Duraci´on (VTCD), debido principalmente por el mal funcionamiento que pueden ocasionar en los equipos y procesos de los usuarios finales del servicio de energ´ıa el´ectrica. Teniendo en cuenta que la implementaci´on masiva de medidores en todos los nodos de la red el´ectrica resulta inviable, surge como alternativa de soluci´on el uso de un n´umero limitado medidores, haciendo posible la aplicaci´on de m´etodos de estimaci´on de estado de las VTCD para determinar los ´ındices de evaluaci´on requeridos en aquellos nodos sin monitorizaci´on. En consecuencia, el objetivo en esta tesis es desarrollar un novedoso m´etodo de estimaci´on de las VTCD basado en la teor´ıa de los algoritmos de minimizaci´on de la norma-`1, a su vez que se determina una configuraci´on ´optima de medidores incorporando restricciones relacionadas con la naturaleza de la t´ecnica de estimaci´on formulada. El estimador propuesto usa mediciones sincronizadas ´unicamente en tensi´on y un n´umero limitado de medidores, aprovechando la estructura matem´atica de los algoritmos de minimizaci´on de la norma-`1 y su soluci´on mediante la aplicaci´on de la programaci´on convexa. Adem´as, para la ubicaci´on ´optima de medidores se propone una nueva formulaci´on de un problema de programaci´on lineal entera y binaria. El desempe˜no del estimador propuesto es evaluado en tres sistemas de distribuci´on de prueba: IEEE 34-bus, IEEE 123-bus y EPRI-Ckt7. Los estudios desarrollados consideran la operaci´on radial y nuevos escenarios operativos del sistema IEEE 123-bus en un entorno de red inteligente. Los resultados validan la aplicabilidad del estimador, visto como una herramienta ´util en el diagn´ostico de la calidad de la prestaci´on del servicio de energ´ıa el´ectrica.Item Evaluación de desempeño de estrategias descentralizadas de operación de redes de distribución para la gestión de recursos energéticos distribuidos(Universidad Industrial de Santander, 2019) Serna Suárez, Iván David; Carrillo Caicedo, Gilberto; Ordoñez Plata, GabrielEl aumento de la penetración de la energía solar fotovoltaica plantea varios desafíos para el funcionamiento de las redes de distribución, principalmente porque una alta penetración de este recurso podría causar problemas de confiabilidad. Por lo tanto, para explotar eficientemente estos recursos energéticos distribuidos (DERs), se ha propuesto una transición hacia una operación "Activa" de las redes de distribución. Entre los desafíos para implementar lo que se llama un "Sistema de Distribución Activo" (ADN), esta tesis se enfoca en la programación óptima de los DER, específicamente, en la solución del flujo de potencia óptimo (ACOPF) trifásico relacionado con este problema. En este último, el estado del arte a menudo se limita a modelos unifilares e ignora algunas características claves de las redes de distribución. Además, recientes avances en la optimización convexa plantean la posibilidad de descentralizar completamente la toma de decisiones en los ADN, lo que podría aumentar la resiliencia y la escalabilidad de la red. Para comprender los límites de las soluciones del ACOPF trifásico y evaluar el desempeño de las estrategias descentralizadas en los ADN, se presenta un estudio exhaustivo sobre la programación óptima de DERs en redes de distribución desbalanceadas. Además, se presenta un novedoso algoritmo para resolver el ACOPF trifásico como una secuencia de problemas de optimización cuadráticos restringidos cuadráticamente. Dicha formulación puede resolver el problema de programación óptima de DERs de manera centralizada o descentralizada, conlleva a un menor desbalance en el voltaje y un menor tiempo de cálculo que su contraparte no lineal. Además, converge a un punto factible para el problema primal de la formulación no lineal, sin mayores sacrificios en optimalidad. Gracias al estudio, se presentan algunas ideas clave sobre cuándo y por qué incluir modelos trifásicos, y la relación entre las funciones objetivo del problema, los contraflujos de potencia y la capacidad máxima en la red para albergar DERs.Item A Methodology to Compare the Effects of Demand-Side Management Strategies in the Planning of Islanded/Isolated Microgrids(Universidad Industrial de Santander, 2021) Oviedo Cepeda, Juan Carlos; Solano Martínez, Javier Enrique; Duarte Gualdrón, César Antonio; Blanco Solano, Jairo; Petit Suárez, Johann Farith; Torres Barreto, Martha Liliana; Mojica Nava, Eduardo; Hissel, DanielLa integración del dimensionamiento, el despacho, la gestión de la demanda gestión de la demanda y la fijación de tarifas desde la planificación de las microrredes aisladas puede reducir potencialmente los costos totales y los pagos de los clientes o aumentar la utilización de energías renovables. A pesar de estos beneficios, hay una escasez en la literatura que explore cómo estas características afectan a la planificación de las microrredes aisladas. Más aún, la literatura revisada carece de una metodología capaz de integrar los cuatro aspectos para medir sus impactos sobre la planificación de microrredes aisladas. Para llenar este vacío, esta tesis propone una metodología que integra los cuatro aspectos y la incorpora como un programa de software libre. La metodología utiliza módulos como bloques de construcción para representar los modelos de las fuentes de energía, los sistemas de almacenamiento, las funciones de respuesta de la demanda de los clientes y las estrategias de gestión de la demanda, entre otros. El enfoque modular permite a los planificadores de microrredes llevar a cabo sus análisis simplemente eligiendo los bloques de construcción que se ajustan a las características de sus proyectos de microrredes aisladas. La formulación matemática garantiza que cada bloque de construcción siga las Reglas Convexas Disciplinadas, lo cual garantiza la convexidad de la formulación resultante. Por lo tanto, la metodología propuesta puede garantizar la unicidad y la optimalizad de la solución, independientemente de la arquitectura de la microrred o de los bloques de construcción que elijan los planificadores.Item Evaluación del efecto de la ecuación de magnetización de Martsenyuk, Raikher y Shliomis sobre las predicciones de flujo de la teoría de difusión de momento angular interno(Universidad Industrial de Santander, 2020) Jiménez Leiva, Cristian Camilo; Vargas Torres, Hermann Raúl; Correa Cely, Carlos Rodrigo; Aguilera Bermúdez, Ernesto; Borrás Pinilla, Carlos; Mejía Ospino, Enrique; Pantoja Acosta, John Jairo; Hernández Duarte, Andrés IgnacioEsta tesis doctoral trata sobre el comportamiento de flujo de fluidos magnéticos o ferrofluidos. Como se puede evidenciar en la literatura relacionada con la ferrohidrod-inámica, han pasado alrededor de cinco décadas después de que se evidenció la gen-eración de flujo de ferrofluidos, por el efecto de un campo magnético rotativo, sin que hasta el momento se haya llegado a un acuerdo sobre el mecanismo generador, debido a las diferencias de tipo cuantitativo entre los perfiles de velocidad teóricos y experimen-tales. Ante esta situación, se planteó anteriormente la teoría de difusión de momento angular interno (TDMAI), la cual busca describir los perfiles de velocidad de ferrofluidos que están bajo el efecto de un campo magnético rotativo. El objetivo principal de esta investigación es evaluar, a partir de la TDMAI, el uso de la ecuación de magnetización propuesta por Shliomis, junto con la ecuación propuesta por Martsenyuk Raikher y Shliomis, con base en las predicciones de perfiles de velocidad de ferrofluidos, en presencia de campos magnéticos rotativos de alta amplitud y frecuencia, es decir, _x000B_ ˛ 1 y ˜ ˛ 1. Los resultados del modelo son comparados con datos experimentales de perfiles de velocidad disponibles en la literatura. La metodología de investigación está encaminada a demostrar que se puede conseguir un mayor acuerdo, de tipo cuantitativo, entre el modelo ferrohidrodinámico y datos experimentales, específicamente para una geometría cilíndrica y una anular. El principal aporte de este trabajo es la validación o no de la TDMAI como mecanismo generador de flujo, en ferrofluidos bajo el efecto de campos magnéticos rotativos. Adicionalmente, se presentan las predicciones de la TDMAI para ferrofluidos contenidos en un canal de placas planas y paralelas, de dominio bidimensional y con una interfase ferrofluido-aire, en donde _x000B_ ˛ 1 y ˜ ˛ 1.Item Estimación de las variaciones de tensión de corta duración en sistemas de distribución en el marco de las redes eléctricas inteligentes(Universidad Industrial de Santander, 2018) Blanco Solano, Jairo; Petit Suárez, Johann Farith; Ordóñez Plata, Gabriel; Villamizar Mejía, Rodolfo; Quiroga Quiroga, Óscar Arnulfo; Solano Martínez, Javier Enrique; Madrigal Martínez, Manuel; Ustáriz Farfán, Armando JaimeLas perturbaciones que afectan la calidad de potencia cobran gran interés debido a los crecientes impactos económicos y operativos en los sistemas eléctricos. Dentro de este conjunto de perturbaciones se destacan las Variaciones de Tensión de Corta Duración (VTCD), debido principalmente por el mal funcionamiento que pueden ocasionar en los equipos y procesos de los usuarios finales del servicio de energía eléctrica. Teniendo en cuenta que la implementación masiva de medidores en todos los nodos de la red eléctrica resulta inviable, surge como alternativa de solución el uso de un número limitado medidores, haciendo posible la aplicación de métodos de estimación de estado de las VTCD para determinar los índices de evaluación requeridos en aquellos nodos sin monitorización. En consecuencia, el objetivo en esta tesis es desarrollar un novedoso método de estimación de las VTCD basado en la teoría de los algoritmos de minimización de la norma-1, a su vez que se determina una configuración ´optima de medidores incorporando restricciones relacionadas con la naturaleza de la técnica de estimación formulada. El estimador propuesto usa mediciones sincronizadas únicamente en tensión y un número limitado de medidores, aprovechando la estructura matemática de los algoritmos de minimización de la norma-1 y su solución mediante la aplicación de la programación convexa. Además, para la ubicación optima de medidores se propone una nueva formulación de un problema de programación lineal entera y binaria. El desempeño del estimador propuesto es evaluado en tres sistemas de distribución de prueba: IEEE 34-bus, IEEE 123-bus y EPRI-Ckt7. Los estudios desarrollados consideran la operación radial y nuevos escenarios operativos del sistema IEEE 123-bus en un entorno de red inteligente. Los resultados validan la aplicabilidad del estimador, visto como una herramienta útil en el diagnóstico de la calidad de la prestación del servicio de energía eléctrica.